CN103592491B - 一种电流隔离互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流隔离互感器，包括：用于避免外部信号干扰的互感器壳体，坡莫合金铁心Ⅰ、坡莫合金铁心Ⅱ及其绕组W1、W2、W3、W4和W5，以及用于补偿磁势的电子补偿电路；坡莫合金铁芯及其绕组和电子补偿电路设置于互感器壳体内，电子补偿电路包括：电源模块，运算放大电路，开路检测电路以及报警电路。本发明有益效果：本发明能够完成三相流水线和三相等电位较校验装置校验不脱钩或者无法脱钩的三相直接接入式电表的检验，整体结构简单、大方、美观，进出线规范，电流输入输出接线方式简洁、可靠、方便使用。

Description

一种电流隔离互感器

技术领域

本发明涉及单、三相电能表流水线自动化检定系统领域，尤其涉及一种电流隔离互感器。

背景技术

为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量，但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用，这就要用到电流互感器，电流互感器起着变流和电气隔离的作用，它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。

传统的互感器体积大、重量大、造价高，如果使用在电能表检定流水线上，对互感器的要求会更高。目前，三相流水线在校验直接接入式表时因无法进行电压电流的脱钩（国网公司准备推出三相直接接入式表没有外部电压连接片，无法脱钩），因此必须使用隔离CT进行校验，目前的技术现状是隔离CT在引出线结构方面不合理，造成互感器在装置上进行安装时特别不方便并且影响美观。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种电流隔离互感器装置，该装置调整了现有互感器的安装、接线方法，在校表的过程中，不再使用原始的校验前脱钩、校验后挂钩这个环节，使直接接入式电能表的校验工作效率大幅度地提高,该互感器的结构设计新颖，安装方便，外观整洁，效率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电流隔离互感器，包括：用于避免外部信号干扰的互感器壳体，坡莫合金铁心Ⅰ、坡莫合金铁心Ⅱ及其绕组W1、W2、W3、W4和W5，以及用于补偿磁势的电子补偿电路；坡莫合金铁芯及其绕组和电子补偿电路设置于互感器壳体内，所述电子补偿电路的两端分别连接绕组W4和绕组W5；电子补偿电路包括：将开关电源提供的电压转换成运算放大器正常工作所需电压的电源模块，用于产生补偿电流的运算放大电路，用于防止电流互感器二次侧在运行中开路的开路检测电路以及检测到电子补偿电路补偿结果异常时的报警电路；所述电源模块与运算放大电路和报警电路分别连接，运算放大电路与报警电路连接，开路检测电路连接互感器二次侧绕组。

所述互感器壳体为长方体外壳，壳体外表面设置有散热孔、矩形提手、电流输入端子、电流输出端子、互感器补偿板输入和输出端子。

所述互感器壳体前后外表面各有两排散热孔，互感器壳体前后外表面各有内陷式矩形提手。

所述互感器壳体外部设置有内外通信的接线端子，接线端子为插拔件，采用铜接线柱并用螺钉固定。

所述互感器与互感器之间、互感器与互感器壳体之间均采用青稞纸垫衬垫，上方互感器与下方互感器采用中间隔板隔离。

所述中间隔板上方安装电子补偿电路板，中间隔板下方安装用于为互感器补偿板开路检测电路提供直流信号的整流桥。

所述铁芯I、铁心II和初次级绕组W1、W2组成基本互感器；电子补偿电路的检测绕组W5绕在铁心Ⅰ上；补偿绕组W4绕在铁心II上。

所述绕组W1和绕组W3组成互感器的另一个变比为3：1的独立输出绕组。

电子补偿电路由电源模块、运算放大电路、开路检测电路和报警电路组成。起到补偿磁势的作用。

电源模块：电源模块主要是将开关电源提供的电压通过整流、滤波、稳压等电路处理成运算放大器正常工作所需的电压。

运算放大电路：运算放大电路主要是将线圈W5检查到的电势经过放大电路的处理后在W4产生补偿电流I4，起到补偿磁势的作用。

开路检测电路：电流互感器二次侧在运行中不允许开路，因此在电流互感器二次侧增加了开路检测电路，电流互感器二次开路时电流经过整流电路流过，此时检测线圈采样电流信号经过处理后传送给外部控制电路，外部控制电路发送控制信号控制二次回路保护继电器短接，保证电流互感器二次侧不会开路。

报警电路：当检测到电子补偿电路补偿结果异常时，报警电路将采集到的异常信号传输给报警装置。

本发明的有益效果是：

1.本发明能够完成三相流水线和三相等电位较校验装置校验不脱钩或者无法脱钩的三相直接接入式电表的检验，整体结构简单、大方、美观，进出线规范，电流输入输出接线方式简洁、可靠、方便使用。

2.改变了目前电流互感器一次侧引出线的方式和目前电流互感器磁芯上面绕制的大电流线的加工方式，也改变了电流互感器补偿板和二次侧短接继电器及整流桥的安装位置，规范了一、二次电流引出线安装方式，方便了现场安装配线，完善互感器的加工、检查和安装工艺。

3.规范了互感器二次开路采用报警信号输出方式，当电流互感器遇到异常情况时，能够及时报警，提醒工作人员采取措施。同时，多功能板和电压继电器板合并使用缩小了整体体积，便于携带，电路板安装导槽方便进出线的走线方式。

4.本发明为电流隔离互感器中的标准的系列化产品，外观整洁漂亮，精度高、体积小、功率大、带有保护电路、功率最高能达到45VA，外壳采用金属外壳，可将隔离CT产生的磁场最大限度的屏蔽在隔离CT内部，更改了PCB板的布局与安装方式设计；提高印制板安装速度；提高配线后的整体工艺。

附图说明

图1为本发明互感器壳体外部结构示意图；

图2为本发明互感器壳体侧板结构图；

图3为本发明互感器壳体接口处的剖视图；

图4为本发明互感器壳体接线端口结构图；

图5为本发明互感器壳体剖视图；

图6为本发明互感器铁芯及绕组结构示意图；

图7为本发明电子补偿电路板结构示意图。

其中，1.互感器壳体，2.互感器补偿板输出端子，3.电流输出端子Ia，4.电流输入端子Iao，5.电流输出端子Ib，6.电流输入端子Ibo，7.电流输出端子Ico，8.电流输入端子Ico，9.散热孔，10.矩形提手，12.互感器壳体上盖，14.互感器壳体侧板，15.插拔件，16.M4X12十字槽沉头螺钉，17.铜接线柱，18.互感器，19.整流桥，20.电子补偿电路板，21.中间隔板，22.青稞纸垫，23.电源模块，24.运算放大电路，25.报警电路，26.开路检测电路。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

一种电流隔离互感器，包括：用于避免外部信号干扰的互感器壳体1，坡莫合金铁心Ⅰ、坡莫合金铁心Ⅱ及其绕组W1、W2、W3、W4和W5，以及用于补偿磁势的电子补偿电路板20；坡莫合金铁芯及其绕组和电子补偿电路板20设置于互感器壳体1内。

如图1、图2和图3所示，互感器壳体1为长方体外壳设计，壳体侧板上还印有丝印，丝印为发明名称，互感器壳体1为四面封闭的箱体。壳体外表面设置有散热孔9、矩形提手10、电流输入端子、电流输出端子、补偿板输入、输出端子。壳体前后面各互感器壳体侧板14有两排散热孔9，用于互感器内部与外部通风，起到散热及延长互感器使用寿命的作用。壳体前后面各互感器壳体侧板14有内陷式矩形提手10，提携方便。

其中电流输入端子Iao4、电流输入端子Ibo6、电流输入端子Ico8主要为互感器线圈依次绕组提供100A电流。电流输出端子Ia3、电流输出端子Ib5、电流输出端子Ic7主要是将一次绕组的电流按1:1变比感应到的电流输出表座。互感器补偿板输出端子2主要是将一次绕组的100A电流按3:1变比输出。互感器补偿板输出端子2中包括接地端子GND、电压±50V端子、报警信号输出端子、继电器接通信号端子、继电器断开信号端子、开路检测信号。

输出端子中的GND、±50V主要是为互感器电子补偿电路板20提供±50V的工作电压；互感器电子补偿电路板20主要是当电子补偿电路出现意外时为报警装置提供报警信号，由报警信号输出端子输出，报警信号输出端子输出有A相报警信号输出端子、B相报警信号输出端子、C相报警信号输出端子。

当线圈检测到电流互感器18二次侧开路时，由开路检测输出端子将检测信号输出给外部控制电路，外部控制电路将接收到的检测信号进行处理，然后将输出信号经接口端子输送至互感器电子补偿电路板20。

如图4和图5所示，互感器壳体1外部设置有内外通信的接线端子，接线端子为插拔件15，采用的铜接线柱17，接线柱采用M4X12十字槽沉头螺钉16固定。

互感器壳体1内部结构中，互感器18设置于底层，互感器与互感器之间、以及互感器与壳体之间采用青稞纸垫22衬垫，避免互感器被磨损、碰撞。互感器18上方采用中间隔板21与下方的互感器18隔离。

电子补偿电路板20安装于中间隔板21上方，整流桥19安装于中间隔板21下方，隔板上方由互感器壳体上盖12封闭，中间隔板21上设有整流桥19，整流桥19为互感器电子补偿电路板板20的开路检测电路提供直流信号。

如图6所示，互感器18采用双铁心坡莫合金，线圈绕组如上图所示，铁心I和初次级绕组组成基本互感器，经补偿后，在理想情况下，铁心I的激励磁通应该为零，但实际上总还有点残留磁通Φ，检测绕组W5也绕在铁心I上，在残留磁通Φ下，产生检测电势E5，E5很小，经电子补偿电路放大后在W4上产生补偿电流I4；铁心II和初次级绕组W1、W2组成另一个互感器，补偿绕组W4也绕在铁心II上，I4产生补偿磁势I4*W4，若I4*W4能完全补偿铁心中的激磁磁势，则铁心I就能组成零磁通互感器，即为理想互感器。绕组W1和W3组成互感器另一个变比为3：1的独立输出绕组。主要起到增加互感器在小电流时的精度及带载能力的作用，在校验经感器接入的电能表时可以大大提高毫安级电流试点的测试精度。

如图7所示，所述电子补偿电路板20包括：将开关电源提供的电压转换成运算放大器正常工作所需电压的电源模块23，用于产生补偿电流的运算放大电路24，用于防止电流互感器二次侧在运行中开路的开路检测电路26以及检测到电子补偿电路补偿结果异常时的报警电路25，电源模块23与运算放大电路24和报警电路25分别连接，运算放大电路24与报警电路25连接，开路检测电路26连接互感器二次侧绕组。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种电流隔离互感器，其特征是，包括：用于避免外部信号干扰的互感器壳体，坡莫合金铁芯Ⅰ、坡莫合金铁芯Ⅱ及其绕组W1、W2 、W3、W4和W5，以及用于补偿磁势的电子补偿电路板；坡莫合金铁芯及其绕组和电子补偿电路板设置于互感器壳体内，所述电子补偿电路板的两端分别连接绕组W4和绕组W5；电子补偿电路板包括：将开关电源提供的电压转换成运算放大器正常工作所需电压的电源模块，用于产生补偿电流的运算放大电路，用于防止电流互感器二次侧在运行中开路的开路检测电路以及检测到电子补偿电路板补偿结果异常时的报警电路；

所述互感器壳体外部设置有内外通信的接线端子, 所述壳体内部的若干互感器分别设置于壳体底层，所述互感器与互感器之间、互感器与互感器壳体之间均采用衬垫隔离，上方互感器与下方互感器采用中间隔板隔离；所述中间隔板上方安装电子补偿电路板，中间隔板下方安装用于为电子补偿电路板开路检测电路提供直流信号的整流桥；

所述电子补偿电路板上的电源模块与运算放大电路和报警电路分别连接，运算放大电路与报警电路连接，开路检测电路连接互感器二次侧绕组；

所述绕组W1和W5分别设置在坡莫合金铁芯Ⅰ上，所述绕组W2 、绕组W3和绕组W4分别设置在坡莫合金铁芯Ⅱ上；所述绕组W4和绕组W5的同名端接地，另一端分别连接补偿电路；所述铁芯I、铁芯II和初次级绕组W1、W2组成基本互感器；电子补偿电路板的检测绕组W5绕在铁芯Ⅰ上；补偿绕组W4绕在铁芯II上；所述绕组W1和绕组W3组成互感器的另一个变比为3：1的独立输出绕组。

2.如权利要求1所述的一种电流隔离互感器，其特征是，所述互感器壳体为长方体外壳，壳体外表面设置有散热孔、矩形提手、电流输入端子、电流输出端子、电子补偿电路板输入和输出端子。

3.如权利要求2所述的一种电流隔离互感器，其特征是，所述互感器壳体前后外表面各有两排散热孔，互感器壳体前后外表面各有内陷式矩形提手。

4.如权利要求1所述的一种电流隔离互感器，其特征是，所述接线端子为插拔件，采用铜接线柱并用螺钉固定。